光的等厚干涉实验报告8篇

光的等厚干涉实验报告8篇光的等厚干涉实验报告将一束光分成二束，各经不同路程后再汇合在一起，此时可使光在介质中某些位置的振动加强或减弱，这种现象称光的干涉，相干的两束光称相干光。　　下面是小编为大家整理的光的等厚干涉实验报告8篇,供大家参考。

篇一：光的等厚干涉实验报告

将一束光分成二束， 各经不同路程后再汇合在一起，此时可使光在介质中某些位置的振动加强或减弱，这种现象称光的干涉，相干的两束光称相干光。

　　光的干涉现象证明了光的波动性质， 干涉现象在科学研究及计量技术中有着广泛的应用，如测光波波长，薄膜厚度，微小变形等，还可检验加工表面的光洁度和平整度。

　　本实验研究的牛顿环属于分振幅法产生的干涉现象， 也是典型的等厚干涉条纹。

　　一、实验目的 观察和研究等厚干涉现象及其特点。

　　学习用干涉法测量平凸透镜的曲率半径和涤纶片的厚度。

　　熟练使用读数显微镜。

　　二、仪器 读数显微镜，钠光灯，牛顿环装置。

　　三、实验原理 将一块曲率半径较大的平凸透镜置于一光学玻璃板上， 在透镜凸面和平玻璃间就形成一层空气薄膜，其厚度从中心接角点到边缘逐渐增加，当以平行单色光垂直入射时，入射光将在此空气膜上下表面反射，产生具有一定光程差的两束相干光， 在透镜表面相遇时就会发生干涉现象， 空气膜厚度相同的地方形成相同的干涉条纹，这种干涉称等厚干涉， 该干涉条纹是以接触点为中心的一毓明暗相间的同心圆环，称牛顿环。

　　 设入射光的波长为λ ，距接触点 O 为K 处的空气层厚度为 e，由光路分析22知，该处空气层上下面所反向的光的光程差为：Ke  (空气折射率近似为1)，其中2的附加光程差，即半波损失。

　　当光程差K一项是由于光从空气层下表面（即空气-玻璃分界面）上反射时产生 为半波长的偶数倍时，发生加强的干涉 22当光程差K22KeK（K=1，2，3，…）明环；  为半波长的奇数倍时，发生相消的干涉 22由几何关系可得 212KeK（K=0，1，2，…）暗环。

　　2222R2ReKR ee 因 R＞＞e，则 2Re＞＞e2，略去 e2可得 22ReK 上式表明 e 与将 e 代入得 2K成正比， 说明离中心越远光程差增加越快，干涉条纹越密。

　　 2(21) / 22KRk 于是 K 级暗环的半径为 KKR（K=0，1，2，…） 可见只要测出牛顿环中 K 级暗环的半径，且单色光的波长λ 已知时，就可算出平凸透镜的曲率半径 R， 但由于玻璃弹性形变以及玻璃面上可能有微小的灰尘存在，平凸透镜与平玻璃接触处不可能是一个理想点，因此，牛顿环中心不是一个点，而是一个很不规则的圆斑，故很难准确测出K 。

　　简便的方法是测量牛顿环的直径，且用一定级差的二直径平方差来计算 R。

　　 例 m 级与 n 级暗环直径分别为 dm 和 dn， 2m与 由mR2nnR 得24mdmR，24n dnR 则 由上式知，即使干涉环的中心无法确定，也可较正确地 R。

　　四、实验内容与步骤 ㈠仪器调整 1．检查牛顿环装置：三个螺丝松紧要一致干涉环中心在牛顿环装置的几何中心，不要用手角摸牛顿环装置的玻璃部分。

　　2．对准：把牛顿环装置放在读数显微镜载物台上，其几何中心尽量接近显微镜镜筒轴线 3．显微镜 45°镜片正对光源并与光源在同一高度，先从外面观察，看钠光是否已垂直射到牛顿环装置上， 然后再从显微镜中观察视场中是否都有均匀钠光224mm n nddR 照明。

　　4．调焦 ㈡测量 1．数据表格 图数 标尺读数/mm 左方 30.569 31.255 31.785 32.219 32.605 32.951 33.264 33.563 33.836 34.087 第 X 圈直径 （左-右） d/mm 2.773 4.205 5.266 6.158 6.932 7.633 8.264 8.852 9.414 9.928 相隔25圈直径平方差2K m2/Kddmm 标准偏差/mm2 右方 27.796 27.050 26.519 36.063 25.673 25.318 35.000 24.711 24.422 24.159 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 d30d35d40d45d502-d52-d102-d152-d202-d2522=50.573 2=50.612 2=50.627 2=50.702 2=50.513 2KK mdd50.605 22K mKddS0.070 五、数据处理 1．计算法求 R 实验中 m=25，钠光波长λ =589.3nm， 平凸透镜曲率半径的平均值 2m2650.6050.85944 25 589.3 10K mKddRm 平凸透镜曲率半径的标准差 2260.0700.00244 25 589.3 10K mKddRSSmm 测量结果 0.859 0.002( )RRR Sm 相对误差 0.0020.859100%100%0.14%RRSRE 六、注意事项 1．读数显微镜只能在镜筒外侧在目视情况下下降筒身对准被测物，然后通过目镜边观察边上升筒身进行调节，以免 45°镜片与被测物相碰。

　　2．在测量牛顿环直径的过程中为了避免螺距的回和误差，只能单方向推进。

　　七、思考题 1．实验中为什么测牛顿环直径而不测其半径？ 答：因为牛顿环的中心不是一个规则的圆点，不容易找到，所以测直径而不测其半径可以减小实验的误差。

　　2．实验中仔细观察牛顿环环数的疏密分布情况，并进行解释。

　　答：离牛顿环中心越近，环数越疏；离牛顿环中心越远，环数越密。

　　因 R＞＞e，则 2Re＞＞e2，略去 e2，可得上式表明 e 与γ k2成正比， 说明离中心越远光程差增加越快， 干涉条纹越密。

　　 由公式可知：2222R2ReKR ee 22ReK

篇二：光的等厚干涉实验报告

1 1） 观察光的等厚干涉现象， 加深理解干涉原理 2） 学习牛顿环干涉现象测定该装置中平凸透镜的曲率半径 3） 掌握读数显微镜的使用方法 4） 掌握逐差法处理数据的方法 读数显微镜， 钠光灯， 牛顿环装置 2 如图所示， 在平面 aa 与平面 bb 之间存在一个空气气隙。

　　当入射光投射到平面 aa 上时，部分光被反射后朝 1 方向传播， 部分透过平面 aa 投射到平面 bb 上被反射后再透过平面 aa 朝 2 方向传播， 两光线叠加互相干涉， 叠加处两束光的光程差近似为22 e， 式中 2为光由光疏介质反射到光密介质表面时产生的附加光程差， 也称半波损失。

　　 产生暗纹的条件为：整数）(,, 3 , 2 , 1,2) 12 (22nKKe 产生明纹的条件为：整数）(,, 3 , 2 , 1,22nKKe 厚度相等的地方光程差相等， 所以称此种干涉为等厚干涉。

　　 3.2 牛顿环装置是一个曲率半径相当大的平凸透镜放在一平板玻璃上， 这样两玻璃间形成空气薄层厚度 e 与薄层位置到中央接触点的距离 r， 凸透镜曲率半径 R 的关系为：Rre22 根据干涉相消条件易得第 K 级暗纹的半径与波长λ 及牛顿环装置中平凸透镜的凸面曲率半径 R 存在下述关系： 22 KKdrRKK4根据dK2与 K 成正比的性质采取逐差法22ddnm处理实验数据)(4nmR 4 1) 打开钠光灯， 调整牛顿环装置使干涉图样处于装置中心， 之后将它放在显微镜的载物台上, 调整显微镜的方向使显微镜下的半反射镜将光反射到牛顿环装置上， 如图 20-1（a）。

　　2) 调节显微镜的目镜直到看清“十” 字叉丝， 降低显微镜筒， 使它靠近牛顿环装置的表面，然后慢慢往上调节必要时调节下方的反光镜， 直到看清牛顿环图样为止。

　　 3) 转动鼓轮， 使显微镜筒大约在主尺中间的位置。

　　移动牛顿环装置， 使“十” 字叉丝的交点在牛顿环中心， 同时转动目镜使横向叉线平行于主尺。

　　 4) 顺时针转动鼓轮， 使叉丝左移， 同时读出叉丝越过暗纹的数目， 读到 34 环停止移动， 然后逆时针慢慢转动鼓轮， 使叉丝右移， 当叉丝在第 32、 30、 26、 24、 22、 20、 18、 16、14、 12、 10 暗纹的中心时读数。

　　再继续向右移使叉丝越过牛顿环中心， 当叉丝在第 10、12、 14、 16、 18、 20、 22、 24、 26、 28、 30、 32 暗纹中心时读数计算各环的直径测量值。

　　5) 把牛顿环装置转 90 度后， 重复第 3、 4 步。

　　并计算各环直径测量平均值。

　　 k 1kd(mm) 2 kd kd 1kd 1kd kd2kkdd 2k d 10 27. 295 22. 356 4. 939 27. 42422. 5714. 8534. 896 23. 971 12 27. 498 22. 151 5. 347 27. 66722. 3215. 3465. 346 28. 580 14 27. 685 21. 965 5. 720 27. 85522. 1255. 7305. 725 32. 776 16 27. 858 21. 796 6. 062 28. 02922. 0056. 1906. 126 37. 580 18 28. 028 21. 630 6. 398 28. 19221. 8396. 3536. 376 40. 653 20 28. 191 21. 468 6. 723 28. 34721. 6286. 7196. 721 45. 172 22 28. 396 21. 312 7. 084 28. 51021. 5326. 9786. 722 45. 185 24 28. 490 21. 176 7. 314 28. 65521. 3917. 2647. 289 53. 130 26 28. 615 21. 029 7. 586 28. 73221. 2437. 4897. 538 57. 502 28 28. 712 20. 896 7. 816 28. 92821. 1227. 8067. 811 61. 012 30 28. 882 20. 762 8. 120 29. 06120. 9928. 0698. 094 65. 513 32 29. 021 20. 640 8. 381 29. 18220. 8608. 3228. 352 69. 760 用逐差法处理数据： n d n29.97 2 m d m49.435 2 ddnm22 ddnm22 10 22 24.450 12 28.59 24 53.13 24.55 14 32.78 26 57.26 24.49 16 36.52 28 61.01 24.50 18 40.65 30 65.32 24.67 20 45.17 32 69.75 24.58 24.54 26122n2m2n2m078. 0)]()[(1612mmddddSSiixdk 2078. 02mmSUdkA 03mUB 22B2A078. 02mmUUUUAdk 由公式kdRk42得： )n( 42n2mmddR mmnmddRnm6 .86710893. 512454.24)( 4422 mmnmUUkdR8 . 210893. 5124078. 0)( 4428 . 2 %3 . 0%1006 .867%100RUERR 实验结果： 牛顿环装置中凸透镜曲率及其相对不确定度为: RE mmURRR) 3867( （P=0. 683） %3 . 0

篇三：光的等厚干涉实验报告

实验名称学 院专 业 医学技术学院 班 级 滨计算机一班报告人王绪颖 学 号 201523201401015同组人朱书益 学 号 201523201401012同组人 学 号同组人学 号理论课任课教师实验课指导教师实 验 日 期报 告 日 期实 验 成 绩批 改 日 期实验目的实验仪器实验原理1. 牛顿环当平行单色光垂直照射到牛顿环器件上时， 由于平凸透镜和玻璃之间存在一层从中心向外厚度递增的空气膜， 经空气膜和玻璃之间的上下界面反射的两束光存在光程差， 它们在平凸透镜的凸面（底面）相遇后将发生干涉， 干涉图样是以接触点为中心的一组明暗相间、内疏外密的同心圆， 称为牛顿环（如图所示。

　　由牛顿最早发现）。

　　由于同一干涉圆环各处的空气薄膜厚度相等， 故称为等厚干涉。

　　牛顿环实验装置的光路图如下图所示：1. 观察牛顿环现象及其特点 加深对等厚干涉现象的认识和理解2. 学习用等厚干涉法测量平凸透镜曲率半径和薄膜厚度。3. 掌握读数显微镜的使用方法。读数显微镜， 纳光灯， 牛顿环器件， 劈尖器件。牛顿环器件由一块曲率半径很大的平凸透镜叠放在一块光学平板玻璃上构成， 结构如图所示。2016.3.6浙江中医药大学信息技术学院物理教研室浙江中医药大学学生物理实验报告 等厚干涉李敏李敏2016.3.3 凸透镜的曲率半径也可以由作图法得出。

　　测得多组不同的D m 和m， 根据公式 可知只要作图求出斜率代入已知的单色光波长， 即可求出凸透镜的曲率半径R。

　　由于dk远小于R， 故可以将其平方项忽略而得到 结合以上的两种情况公式， 得到：由以上公式课件， r k 与d k 成二次幂的关系， 故牛顿环之间并不是等距的， 且为了避免背光因素干扰， 一般选取暗环作为观测对而在实际中由于压力形变等原因， 凸透镜与平板玻璃的接触不是一个理想的点而是一个圆面； 另外镜面沾染回程会导致环中心成为一个光斑， 这些都致使干涉环的级数和半径无法准确测量。

　　而使用差值法消去附加的光程差， 用测量暗环的直径来代替半径 都可以减少以上类型的误差出现 由上可得式中， D m 、D n 分别是第m级与第n级的暗环直径， 由上式即可计算出曲率半径R。

　　由于式中使用环数差m-n代替了级数k， 避免了圆环中心及暗环级数无法确定的问题。设射入单色光的波长为λ， 在距接触点r k 处将产生第k级牛顿环， 此处对应的空气膜厚度为d k ， 则空气膜上下两界面依次反射的两束光线的光程差为式中， n为空气的折射率（一般取1）， λ/2是光从光疏介质（空气）射到光密介质（玻璃）的交界面上反射时产生的半波损失。根据干涉条件， 当光程差为波长的整数倍时干涉相长， 反之为半波长奇数倍时干涉相消， 故薄膜上下界面上的两束反射光的光程差存在两种情况：由上页图可得干涉环半径r k ， 膜的厚度d k 与平凸透镜的曲率半径R之间的关系K=1 K=0 22λδ + =k knd2) 1 2 (2222λλλδ+= + =kkd kk2 2 2) (k kr d R R + − =22k kr Rd =λ kR Rd rk k= =22暗环 ..., 2 , 1 , 0 = kλ )( 42 2n mD DRn m−−=m R D m λ 42=λ R 4 实验步骤 环序数 X左 X右 (mm)m (mm) (mm)12 28.673 21.733 6.9411 28.512 21.855 6.65710 28.379 21.981 6.3989 28.227 22.135 6.0928 28.09 22.265 5.825 U = 17.6581480.58 到 曲率半径的最佳值1498.23 mm5 589.3实验数据与结果数据表取2.调节牛顿环仪边框上三个螺旋，使在牛顿环仪中心出现一组同心干涉环。将牛顿环仪放在显微镜的平台上，调节45度玻璃板，以便获得最大的照度。3.调节读数显微镜调焦手轮，直至在显微镜内能看到清晰的干涉条纹的像。适当移动牛顿环位置，使干涉条纹的中央暗区在显微镜叉丝的正下方，观察干涉条纹是否在显微镜的读数范围内，以便测量。4.转动测微鼓轮，先使镜筒由牛顿环中心向左（右）移动，顺序数到第12暗环以上，再反向至第12暗环并使竖直叉丝对准暗环中间，开始记录。再依次测到第11条........第3条暗纹中心，再移至左（或右）侧从第3条到第12条暗纹中心。5.在整个测量过程中，鼓轮只能沿同一个方向依次测完全部数据。将数据填入表中，显然，某环左右位置读数之差即为该环的直径。用逐差法求出R，并计算误差。用牛顿环测量平凸透镜表面的曲率半径1.按图安放实验仪器